什么是比較器？

比較器是一種電子設備或電路，用于比較兩個或多個數(shù)據(jù)項的大小或是否相等，輸出結果為二進制信號，即0或1。比較器的工作原理是將兩個模擬信號或電壓進行比較，比較器的兩路輸入為模擬信號，輸出則為二進制信號。當輸入電壓的差值增大或減小且正負符號不變時，其輸出保持恒定。

比較器是一種電子設備或電路，能夠?qū)崿F(xiàn)這種比較功能的電路或裝置稱為比較器。比較器的工作原理是將一個模擬電壓信號與一個基準電壓相比較的電路。

比較器將一個模擬電壓信號與一個基準電壓相比較，然后輸出結果為二進制信號，即0或1。比較器的兩路輸入為模擬信號，輸出則為二進制信號。當輸入電壓的差值增大或減小且正負符號不變時，其輸出保持恒定。

比較器一般用于模數(shù)轉(zhuǎn)換、電壓監(jiān)測、波形分析等應用領域。在模數(shù)轉(zhuǎn)換中，比較器可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，例如在ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）中應用比較器進行轉(zhuǎn)換。在電壓監(jiān)測中，比較器可以監(jiān)測電壓是否超過預設的閾值，例如過壓保護電路中的比較器可以監(jiān)測電源電壓是否超過安全范圍。在波形分析中，比較器可以將波形與預設的閾值進行比較，例如在示波器中應用比較器進行波形分析。

此外，比較器也可以用于實現(xiàn)邏輯運算和數(shù)字信號處理等應用領域。例如在數(shù)字信號處理中，比較器可以將數(shù)字信號進行濾波、頻譜分析等處理，從而提取出有用的信息。

接下來小編給大家分享一些典型比較器電路圖，以及簡單分析它們的工作原理。

典型比較器電路圖分享

1、LM339 LDR比較器電路

使用德州儀器 (TI) 的IC LM339設計的簡單LDR比較器電路。這是一款四路比較器IC，該電路中僅使用了該IC 的4 位內(nèi)部比較器之一。該電路采用5 伏穩(wěn)壓直流電源供電。

這里該電路的光敏元件是光檢測電阻或LDR。這只是一個光敏元件，它會根據(jù)照射在其上的光線而改變其電阻。照射在其上的光線越多，其抵抗力越低。

在上面的電路中，我們將引腳 4 連接到 LDR，電阻 R1 作為分壓電路。這是反相端子，當光照射到 LDR 傳感器時，通過該引腳的電阻率將降低，并且引腳 4 上的電壓將升高，從而導致引腳 3 處輸出低電平。

我們在引腳 5 處添加了可變電阻。由于可變電阻設置為低阻值，因此引腳 5 上的電壓變高。反相端子引腳 4 需要低輸入信號以保持低于引腳 4 上的電壓以獲得更高的輸出，這意味著它被設置為低光強度。 LDR 上照射的光越多，其電阻就越低，輸出端的電壓就越高。每當反相輸入端的電壓超過或低于非反相輸入端設置的閾值電壓時，比較器輸出就會改變狀態(tài)。 LDR 在黑暗中時 LED 亮起。我們可以使用繼電器或蜂鳴器代替LED來將該電路投入具體應用。

2、基于運算放大器的電壓比較器電路圖

電壓比較器是一種比較兩個電壓并根據(jù)電壓較高者將輸出切換為高狀態(tài)或低狀態(tài)的電路。此處顯示了基于運算放大器的電壓比較器。下圖中顯示了反相模式和非反相模式下的電壓比較器。

在同相比較器中，參考電壓施加到反相輸入，而要比較的電壓施加到同相輸入。每當要比較的電壓 (Vin) 高于參考電壓時，運算放大器的輸出就會擺動到正飽和 (V+)，反之亦然。實際上，Vin 和 Vref 之間的差值 (Vin – Vref) 將是一個正值，并被運算放大器放大到無窮大。由于沒有反饋電阻器 Rf，運算放大器處于開環(huán)模式，因此電壓增益 (Av) 將接近無窮大。因此輸出電壓擺動到最大可能值，即； V+。請記住方程式 Av = 1 + (Rf/R1)。當 Vin 低于 Vref 時，會發(fā)生相反的情況。
在反相比較器的情況下，參考電壓被施加到非反相輸入，并且要比較的電壓被施加到反相輸入。只要輸入電壓 (Vin) 高于 Vref，運算放大器的輸出就會擺動至負飽和。這里，兩個電壓之間的差值 (Vin-Vref) 被運算放大器反轉(zhuǎn)并放大到無窮大。記住方程式 Av = -Rf/R1。反相模式下電壓增益的公式為Av = -Rf/R1。由于沒有反饋電阻，增益將接近無窮大，輸出電壓將盡可能為負，即； V-。

基于 uA741 運算放大器的實用同相比較器如下所示。這里，參考電壓是使用由 R1 和 R2 組成的分壓器網(wǎng)絡設置的。等式為 Vref = (V+/ (R1 + R2)) x R2。將電路圖中給出的值代入該方程可得出 Vref = 6V。只要 Vin 高于 6V，輸出就會擺動至 ~+12V DC，反之亦然。該電路由 +/- 12V DC 雙電源供電。

3、LM311比較器電路圖

LM311比較器電路及其引腳編號如下原理圖所示。該晶體管的接地位于引腳 1 處，集電極開路輸出位于引腳 7 處。圖中顯示，使用 1k 電阻器將邏輯電壓上拉至 +5，這是典型情況。 LM311 輸出可吸收 8 mA 電流。比較器的輸出本質(zhì)上是二進制的，高電平或低電平。引腳 8 為 V+，引腳 4 為 V-。總電源電壓最高可達 36V。如果比較器閾值比地高一伏左右，則 V- 可以簡單地接地，如下所示。

LM311 的電源電壓不必與邏輯電源相同。如果不用作平衡調(diào)節(jié)（如運算放大器的調(diào)零），則引腳 5 和 6 應短接在一起。引腳 3 是反相輸入，引腳 2 是同相輸入。通常通過分壓器在引腳 2 處建立參考電壓 Vr，如圖所示。

參考電壓（閾值）約為 6 V。正反饋由輸出到引腳 2 的 100k 電阻提供。當輸出變低時，閾值會稍微降低，而當輸出變高時，閾值會稍微升高。它們?yōu)楸容^器提供“快速”動作，因為這些變化與產(chǎn)生它們的引腳 3 處的電壓變化方向相反。閾值的分數(shù)變化大致為并聯(lián)分壓電阻器的值除以反饋電阻器，此處為 5/100 或 0.05。這會在 5V 電源下產(chǎn)生 0.25V 的差異，稱為遲滯。

輸出從高電平變低的閾值比從低電平返回高電平的閾值高 0.25V。為了給遲滯帶來一點額外的影響，反饋電阻上有一個 10 pF 的小型加速電容器。這些規(guī)定的改變將是迅速而明確的。測試電路，并注意其工作原理。當?shù)碗娖綍r，輸出可以點亮 LED，從而節(jié)省一個 DMM。